一种用于中高温SCR脱硝过程的催化剂合成方法技术

本发明专利技术涉及了一种用于SCR反应的分子筛型催化剂，首先载体预处理，然后制备浸渍液，组成包括Fe源、修饰组分Ce源（和/或W源、Mo源、La源等）、硅溶胶、pH调节剂、稳定剂等，按照一定的比例称取粉体加入到浸渍液中，超声处理1h，后进行烘干、焙烧处理。最后得到金属离子/氧化物修饰的负载型Fe‑ZSM‑5催化材料。本发明专利技术使用原料廉价易得，制备过程简单，反应条件温和，具有良好的SCR催化活性，且具有良好的经济性。

A Catalyst Synthesis Method for Medium and High Temperature SCR Denitrification Process

The present invention relates to a molecular sieve catalyst for SCR reaction. First, the carrier is pretreated, and then the impregnating solution is prepared. The impregnating solution consists of Fe source, Ce source (and/or W source, Mo source, La source, etc.), silica sol, pH regulator, stabilizer, etc. The powder is added into the impregnating solution according to a certain proportion, and is treated by ultrasound for 1 hour, then dried and roasted. Finally, supported Fe_ZSM_5 catalytic materials modified by metal ions/oxides were obtained. The method has the advantages of low cost and easy availability of raw materials, simple preparation process, mild reaction conditions, good SCR catalytic activity and good economy.

【技术实现步骤摘要】
一种用于中高温SCR脱硝过程的催化剂合成方法
本专利技术涉及一种中高温SCR脱硝催化剂的合成方法，属于SCR脱硝催化材料的制备

技术介绍
2013年以来，我国大部出现持续的雾霾天气，形成的主要原因为大气中PM2.5浓度严重超标和NOx的排放，严重的污染天气给人们的正常生活和工作产生了严重的影响，引起了政府和人们的高度关注，并制定了新的排放标准，如电力行业的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223－2011)中，规定燃气轮机发电机组的NOx排放浓度限值为50mg/Nm3。北京市环保局于2011年11月23日发布了《固定式燃气轮机大气污染物排放标准》(DB11/847—2011)的地方标准，规定烟NOx排放浓度限值为30mg/Nm3。目前，燃气轮机、燃气发电机发电也成为我国电力供应重要部分，随着燃煤超低排放改造的接近尾声，燃气轮机、燃气发电机烟气NOx排放控制越发受到关注，执行超低排放已迫在眉睫。然而目前关于燃气轮机和燃气发电机烟气脱硝催化剂的研究较少。在氮氧化物排放控制技术里，选择性催化还原（SCR）技术是目前最常用也是最受关注的处理技术，利用还原剂HC、NH3、CO等可以借助催化作用有效的将NOx污染物转为无害化的N2，达到污染物减量排放控制的目的。在SCR技术中，催化剂的选择最为关键，目前实现工业应用的SCR催化剂主要为V-W(Mo)-Ti催化剂，非V-Ti系列催化剂如分子筛催化剂、钙钛矿型等催化剂（张一波等,催化学报.33,9,1448-1554）。分子筛型催化剂由于其良好的催化活性、稳定性，毒性低等优点倍受关注。该类材料的制备过程通常包括前驱体物料混合，晶化，焙烧等步骤。如曲虹霞等（CN103386322A）采用旋转水热合成的方法制备了Fe-ZSM-5催化材料，黄艳等（CN105921170A）采用“一锅法”制备Fe掺杂的ZSM-5材料，在250~500oC范围内表现出较好的脱硝活性。李哲等（李哲等，煤炭转化，2011，34(1):62-65）发现并研究了FeMo-ZSM-5材料的NH3-SCR性能，结果表明在该材料在较宽的温度窗口表现出较高的脱硝活性。为实现其成型化，实现工程应用的目标，本专利技术结合离子交换分子筛的制备方法，采用分部浸渍的方法制备金属离子（氧化物）修饰的Fe基ZSM-5分子筛催化材料，该制备方法中使用原料成本低廉、制备工艺成熟、稳定，具有良好的SCR脱硝活性，同时能够有效避免使用贵金属，具有很好的应用前景。本专利技术描述的方法是分三步完成成型SCR催化剂制备，首先载体预处理，其次制备浸渍液（浸渍液组成包括Fe源、修饰组分Ce源（和/或W源、Mo源、La源等）、硅溶胶、pH调节剂、稳定剂等），按照一定的比例称取粉体加入到浸渍液中，超声处理1h，最后进行烘干、焙烧处理。得到金属离子/氧化物修饰的负载型Fe-ZSM-5催化材料。迄今为止，尚无文献和专利报道用于制备该类分子筛的SCR催化剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型分子筛SCR催化剂的制备方法。该方法采用浸渍法或分步浸渍法，将Fe组分和其他修饰组分引入分子筛材料中，后经烘干、焙烧等制备得到了分子筛催化剂粉体，避免了离子交换法的步骤繁琐的问题。所述的一种分子筛催化剂制备的方法，其特征在于，包括如下步骤：1.载体预处理，将获得ZSM-5分子筛在300~500oC条件下进行5~15%水蒸气处理；2.制备浸渍液（浸渍液组成包括Fe源、修饰组分Ce源（和/或W源、Mo源、La源等）、硅溶胶、pH调节剂、稳定剂等），称取一定量的载体加入到一定体积的浸渍液中，体积比约为1:1~1.4，浸渍过程中进行超声处理1h;3.将得到的材料在120~150oC烘干2~5h，300~600oC马弗炉中焙烧2~5h。所述的一种用于SCR反应的催化剂制备的方法，其特征在于：首先利用水蒸气处理对载体进行改性。所述的一种用于SCR反应的催化剂制备的方法，其特征在于：采用包括Fe源、修饰组分Ce源（和/或W源、Mo源、La源等）、硅溶胶、pH调节剂、稳定剂等的浸渍液。本专利技术的有益效果是：本专利技术制备的用于SCR反应的催化剂具有良好的微孔结构特点、活性组分在载体表面呈现良好的分散状态、同时具有良好的SCR催化活性，制备过程简单，制备条件容易控制，产物的形貌和尺寸可控，具有较好的催化活性和稳定性。本专利技术原料廉价易得，与同类催化剂相比就有较好的经济性，在NOx排放控制领域具有良好的应用前景。附图说明图1为所制得的样品的SCR活性曲线，其中1#、2#分别为实施例1中的1#催化剂、实施例2中2#催化剂。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术予以说明，但本专利技术并不限于以下实施例。实施例1：称取H-ZSM-5分子筛10g于350oC条件下进行10%水蒸气处理，配置浸渍液包括：Fe(NO3)3、Ce(NO3)3和磷酸等，将分子筛加入到浸渍液中，搅拌后置于超声波处理装置处理1h，后将得到的样品置于烘箱内130oC烘干2h，研磨后置于马弗炉中600oC处理2h，得到1#催化剂。实施例2：称取H-ZSM-5分子筛10g于350oC条件下进行10%水蒸气处理，配置浸渍液1（含有Fe(NO3)3等）和浸渍液2（含有钨酸铵等），将分子筛加入到浸渍液1中，搅拌后置于超声波处理装置处理1h，后将得到的样品置于烘箱内130oC烘干2h，研磨后置于马弗炉中350oC处理2h，之后将得到的样品加入到浸渍液2中，重复搅拌和烘干步骤，研磨后置于马弗炉中600oC处理2h，得到2#催化剂。测试例1：分别以实例1的1#催化剂，实例2的2#催化剂进行SCR活性测试，原料气组成部分为NO（800ppm）、NH3（800ppm）、O2（6.0%）、He平衡，反应空速为28000h-1。以10oC/min的速度将反应器温度从室温升至550oC，每间隔50oC，稳定30min后以NOx分析仪（Thermo42i），分别在线检测模拟气经过催化剂后NO、NO2、N2O和N2的浓度。由测试结果可知，此方法获得的材料在250~550oC范围内具有良好的SCR催化活性，测试结果如图1所示，其中1#、2#分别对应实例1的1#催化剂，实例2的2#催化剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型分子筛SCR催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：载体预处理，将获得的ZSM‑5分子筛在300~500 oC条件下进行5~15%水蒸气处理；浸渍液组成包括Fe源、修饰组分Ce源（和/或W源、Mo源、La源等）、硅溶胶、pH调节剂、稳定剂等，浸渍过程中称取一定量的载体加入到一定体积的浸渍液中，体积比约为1:1~1.4;后进行超声处理1h;后将得到的材料在120~150 oC烘干2~5h; 300~600 oC马弗炉中焙烧2~5h。

【技术特征摘要】
1.一种新型分子筛SCR催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：载体预处理，将获得的ZSM-5分子筛在300~500oC条件下进行5~15%水蒸气处理；浸渍液组成包括Fe源、修饰组分Ce源（和/或W源、Mo源、La源等）、硅溶胶、pH调节剂、稳定剂等，浸渍过程中称取一定量的载体加入到一定体积的浸渍液中，体积比约为1:1~1.4;后进行超声处理1h;后将得到的材料在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京工大环能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11